JP3251505B2 - 高強度Cr−Mo鋼用低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents

高強度Cr−Mo鋼用低水素系被覆アーク溶接棒

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JP3251505B2 JP19812396A JP19812396A JP3251505B2 JP 3251505 B2 JP3251505 B2 JP 3251505B2 JP 19812396 A JP19812396 A JP 19812396A JP 19812396 A JP19812396 A JP 19812396A JP 3251505 B2 JP3251505 B2 JP 3251505B2
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    • B23K35/3602Carbonates, basic oxides or hydroxides

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高温及び高圧の圧力
容器等の溶接において使用され、溶接金属の機械的性能
が優れていると共に、低温割れ及び再熱割れの発生を防
止することができる高強度Cr−Mo鋼用低水素系被覆
アーク溶接棒に関する。
【0002】
【従来の技術】石油精製用の脱硫リアクタ及び石炭液化
プラント用の圧力容器には、従来、2.25Cr−1M
o鋼又は3Cr−1Mo鋼が使用されている。しかしな
がら、近時、機器の大型化及び操業の効率化のために、
高温及び高圧における操業が必要になってきており、こ
れらの機器を従来の鋼材によって設計すると、板厚が極
めて厚くなったり、水素による損傷(水素アタック)が
生じることがある。従って、設計が不可能となるため、
2.25Cr−1Mo鋼又は3Cr−1Mo鋼に代わる
新しい材料が要求されてきている。また、発電用ボイラ
の分野においても、発電効率の向上を図って、高強度C
r−Mo鋼の開発が要求されている。
【0003】これらの要求に対して、鋼材及び溶接材料
は既に開発され、一部については実用化されている。例
えば、低温靱性が優れており、高強度の溶接金属を得る
ことができる被覆アーク溶接棒が公知である(特開昭6
2−137196号公報)。これは、溶接金属中の酸素
量を制限すると共に、Nb及びV等を強制的に添加する
ことにより、強度及び靱性の向上を図るものである。ま
た、溶接金属のクリープ強度を高めることができる被覆
アーク溶接棒についても公知である(特公平5−559
9号)。これは、特にC、Mn及びNi等の含有量を規
制すると共に、溶接金属への歩留まりを考慮して成分調
整することにより、高温強度特性の向上を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術においては、低温靱性及び高温強度特性は
優れているが、溶接欠陥が生じやすいという問題点があ
る。即ち、実際の溶接施工においては、単に溶接金属の
機械的性能が優れているだけでは不十分であり、溶接欠
陥をできる限り低減させることが重要である。従来の技
術においては、機械的性能が重視されており、溶接欠陥
の低減に対しては積極的に開発されていない。特に、高
強度Cr−Mo鋼は、強度が高くなるために低温割れが
発生しやすくなり、その成分系に起因する再熱割れの危
険性も増加する。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接金属の機械的性能が優れていると共
に、低温割れ及び再熱割れの発生を防止することができ
る高強度Cr−Mo鋼用低水素系被覆アーク溶接棒を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度Cr
−Mo鋼用低水素系被覆アーク溶接棒は、心線及び被覆
剤からなる被覆アーク溶接棒において、前記心線中の化
学成分Xの含有量を心線の全重量に対する重量%で
[X]w 、前記被覆剤中の化学成分Yの含有量を被覆剤
の全重量に対する重量%で[Y]f 、溶接棒の単位長さ
当たりの質量に対する被覆剤の質量を被覆率tとして、
K=t/(1−t)とすると、[Si]w +K×[S
i]f :0.35乃至2.4重量%、[Mn]w +K×
[Mn]f :0.5乃至2.0重量%、[Cr]w +K
×[Cr]f :2.0乃至4.0重量%、[Mo]w +
K×[Mo]f :0.01乃至1.5重量%、[V]w
+K×[V]f :0.15乃至0.60重量%及び
[C]w +K×[C]f :0.15重量%以下であり、
(Ti、TiO2 、Zr、Hf)、(Nb、Ta)、N
i、Co、W、(B、B23)からなる群から選択され
た少なくとも1群の成分を[Ti]w +[Zr]w +
[Hf]w +K×([Ti]f +0.02×[TiO
2 ]f +[Zr]f+[Hf]f ):0.005乃至
0.500重量%、[Nb]w +[Ta]w +K×
([Nb]f +[Ta]f ):0.005乃至0.20
0重量%、[Ni]w +K×[Ni]f :0.10乃至
1.00重量%、[Co]w +K×[Co]f :0.1
0乃至1.00重量%、[W]w +K×[W]f :0.
10乃至2.50重量%及び[B]w +K×([B]f
+0.12×[B23]f ):0.002乃至0.1重
量%を満足するように含有し、溶接棒全体に対する水分
が50乃至600重量ppm、被覆剤の塩基度BL(B
L=([CaO]f +[MgO]f +[BaO]f +
[CaF2 ]f +[Na2O ]f +[K2O ]f +0.
5×([FeO]f +[MnO]f ))/([SiO
2 ]f +0.5×([Al23]f +[TiO2 ]f +
[ZrO2 ]f )))が2.0乃至8.0であり、P、
S、N、Al及びMgが、[P]w +K×[P]f :
0.015重量%以下、[S]w +K×[S]f :0.
010重量%以下、[N]w +K×[N]f:0.01
5重量%以下、[Al]w +K×[Al]f :0.30
重量%以下、[Mg]w +K×[Mg]f :0.50重
量%以下に規制されていることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】一般的に、溶接金属の低温割れの
原因として、拡散性水素量、引張の残留応力及び硬化組
織がある。本発明が対象とする高強度Cr−Mo鋼は、
従来のCr−Mo鋼と比較して、含有される合金元素の
種類が増加しているため、より硬い硬化組織が形成され
やすく、残留応力も大きくなりやすい。従って、従来の
溶接材料に対応する技術では、低温割れの発生を防止す
るための溶接施工管理が煩雑になり、割れが発生する危
険性が増加する。
【0008】そこで、本願発明者等は、低温割れの原因
である拡散性水素量を低減するために、溶接棒全体に対
する水分量を600重量ppm以下に管理することが有
効であることを見い出した。従来より、この種の鋼を含
めた低合金鋼には一般的に低水素系の溶接棒が使用され
ており、溶接材料の規格においても、水分量を規定した
ものがある。
【0009】例えば、米国の溶接学会(AWS)の規格
のAWS A5.5には溶接棒の被覆剤の水分量が規定
されている。しかしながら、被覆剤の水分量のみを制限
するものであり、例えば、心線中に含有される水素又は
心線の表面に残留している有機物中の水素等の水素源に
ついては、特に規定されていない。また、この規格の対
象となっている溶接材料の鋼種は、本発明が対象とする
高強度Cr−Mo鋼とは異なっているので、規格で定め
られた値を適用することはできない。従って、本発明に
おいては、被覆アーク溶接棒全体の水素源に着目し、高
強度Cr−Mo鋼に対応できる水素量を管理することに
より、低温割れ発生の防止を図っている。
【0010】また、本発明が対象とする高強度Cr−M
o鋼は、主に、従来鋼にV等を主体とする合金を添加す
ることにより、高温における各種特性を改良したもので
ある。しかしながら、このような鋼種の溶接施工を実施
する場合には、成分及び強度特性に応じて、従来鋼より
も細かく管理することが必要となる。本発明は、この施
工管理を少しでも容易にし、より一層優れた溶接継手を
得ることを可能にするものである。
【0011】更に、本願発明者等は、他の問題点である
再熱割れを防止できる方法を開発すべく、種々研究を行
った。再熱割れは、溶接金属中における炭化物の粒内析
出に伴って、粒界強度が相対的に低下し、そこに溶接残
留応力が働くことによって発生する。溶接金属の粒界に
析出して粒界の強度を低下させる働きを有する不純物成
分であるPを低減させることによって、粒界の強度を高
めると共に、組織を細分化して粒界面積を増加させるこ
とによって、単位面積にかかる応力を分散させること
が、再熱割れの防止に対して有効である。本発明は、被
覆剤における塩基度を一定値以下にすることによって、
旧オーステナイト粒界にベイナイト(一部はフェライ
ト)の組織を析出させて、粒界面積を増加させるもので
ある。
【0012】以下、本発明における高強度Cr−Mo鋼
用低水素系被覆アーク溶接棒について、更に説明する。
先ず、鋼心線及び被覆剤のいずれか一方又は両方に含有
される化学成分及び組成限定理由について説明する。但
し、下記文中において、[X]w は鋼心線中の化学成分
Xの含有量を重量%で表したものであり、[X]f は被
覆剤中の化学成分Xの含有量を重量%で表したものであ
る。また、被覆剤の鋼心線に対する被覆率をtとすると
き、K=t/(1−t)とする。
【0013】[C]w +K×[C]f :0.15重量%
以下 Cは溶接金属の強度を確保するために必要であるが、
[C]w +K×[C]fが0.15重量%を超えると、
強度が高くなりすぎて、靱性が低下すると共に、耐低温
割れ性及び耐再熱割れ性が低下する。従って、[C]w
+K×[C]f は0.15重量%以下とする。なお、好
ましくは、[C]w +K×[C]f は0.02乃至0.
15重量%である。
【0014】[Si]w +K×[Si]f :0.35乃
至2.4重量% [Si]w +K×[Si]f が0.35重量%未満であ
ると、Siによって十分に脱酸されず、溶接金属中に球
状欠陥が生じやすくなる。また、溶接金属の濡れ性が悪
くなり、ビードの形状が凸状になりやすいので、好まし
くない。一方、[Si]w +K×[Si]f が2.4重
量%を超えると、強度が高くなりすぎて靱性が低下す
る。従って、[Si]w +K×[Si]f は0.35乃
至2.4重量%とする。
【0015】[Mn]w +K×[Mn]f :0.5乃至
2.0重量% [Mn]w +K×[Mn]f が0.5重量%未満である
と、焼入れ性が低下し、溶接金属の組織が粗大化するの
で、靱性が低下する。一方、[Mn]w +K×[Mn]
f が2.0重量%を超えると、強度が高くなりすぎて靱
性が低下する。従って、[Mn]w +K×[Mn]f は
0.5乃至2.0重量%とする。
【0016】[Cr]w +K×[Cr]f :2.0乃至
4.0重量% Crは耐熱性及び耐酸化性を向上させる成分であり、本
発明の対象である高温及び高圧の圧力容器等に使用する
Cr−Mo鋼において、Crは必須成分である。このC
r−Mo鋼の規格値と同等のCrが鋼心線又は被覆剤に
含有される必要がある。このため、[Cr]w +K×
[Cr]f は2.0重量%以上とする。一方、[Cr]
w +K×[Cr]f が4.0重量%を超えると、母材で
あるCr−Mo鋼との整合性が低下する。従って、[C
r]w +K×[Cr]f は2.0乃至4.0重量%とす
る。
【0017】[Mo]w +K×[Mo]f :0.01乃
至1.5重量% [Mo]w +K×[Mo]f が0.01重量%未満であ
ると、高温における強度が低下する。一方、[Mo]w
+K×[Mo]f が1.5重量%を超えると、強度が上
昇し、低温割れが発生しやすくなるので、好ましくな
い。従って、[Mo]w +K×[Mo]f は0.01乃
至1.5重量%とする。
【0018】[V]w +K×[V]f :0.15乃至
0.60重量% Vは溶接金属中において微細な炭化物を形成し、この析
出強化によって溶接金属の高温強度を高める効果を有す
る。[V]w +K×[V]f が0.15重量%未満であ
ると、十分な析出強化機構が働かない。一方、[V]w
+K×[V]fが0.60重量%を超えると、炭化物が
多量に析出することにより、低温割れが発生しやすくな
る。従って、[V]w +K×[V]f は0.15乃至
0.60重量%とする。
【0019】次に、鋼心線及び被覆剤のいずれか一方又
は両方に添加する化学成分及び組成限定理由について説
明する。これらは、以下に示す項目の内、少なくとも1
種が満足されるように添加されているとよい。
【0020】[Ti]w +[Zr]w +[Hf]w +K
×([Ti]f +0.02×[TiO2 ]f +[Zr]
f +[Hf]f ):0.005乃至0.500重量% Ti、Zr及びHfは周期律表の4A族に属し、類似の
効果を有する。これらの元素の酸化物は、溶接金属の凝
固時において、核生成のサイトとなって溶接金属の組織
を微細化する。[Ti]w +[Zr]w +[Hf]w +
K×([Ti]f +0.02×[TiO2 ]f +[Z
r]f +[Hf]f )が0.005重量%未満である
と、必要とする核生成のサイトが不足するため、溶接金
属の微細化効果が低下する。一方、[Ti]w +[Z
r]w +[Hf]w +K×([Ti]f+0.02×
[TiO2 ]f +[Zr]f +[Hf]f )が0.50
0重量%を超えると、強度が高くなって再熱割れが発生
しやすくなるので、好ましくない。従って、[Ti]w
+[Zr]w +[Hf]w +K×([Ti]f +0.0
2×[TiO2 ]f +[Zr]f +[Hf]f )は0.
005乃至0.500重量%とする。
【0021】[Nb]w +[Ta]w +K×([Nb]
f +[Ta]f ):0.005乃至0.200重量% Nb及びTaは周期律表の5A族に属し、溶接金属中に
おいて炭化物を形成し、析出強化機構によって溶接金属
の高温強度を高める効果を有する。[Nb]w+[T
a]w +K×([Nb]f +[Ta]f )が0.005
重量%未満であると、十分に炭化物を析出することがで
きないので、この効果が低下する。一方、[Nb]w +
[Ta]w +K×([Nb]f +[Ta]f )が0.2
00重量%を超えると、炭化物が過剰に析出するため、
再熱割れが発生しやすくなる。従って、[Nb]w +
[Ta]w +K×([Nb]f +[Ta]f )は0.0
05乃至0.200重量%とする。
【0022】[Ni]w +K×[Ni]f :0.10乃
至1.00重量% Niは溶接金属の靱性を向上させる効果を有する。[N
i]w +K×[Ni]f が0.10重量%未満ではこの
効果が低下する。一方、[Ni]w +K×[Ni]f が
1.00重量%を超えると、クリープ強度を低下させる
ので、高温における使用には不適当となる。従って、
[Ni]w +K×[Ni]f は0.10乃至1.00重
量%とする。
【0023】[Co]w +K×[Co]f :0.10乃
至1.00重量% [W]w +K×[W]f :0.10乃至2.50重量% Co及びWは溶接金属の高温短時間強度及びクリープ強
度を向上させる効果を有する。Co又はWを添加する場
合、[Co]w +K×[Co]f 又は[W]w+K×
[W]f が0.10重量%未満であると、強度を高める
効果を十分に得ることができない。一方、[Co]w +
K×[Co]f が1.00重量%を超えるか又は[W]
w +K×[W]f が2.50重量%を超えると、溶接金
属の低温割れが発生しやすくなる。従って、Co又はW
を添加する場合は、[Co]w +K×[Co]f は0.
10乃至1.00重量%とし、[W]w +K×[W]f
は0.10乃至2.50重量%とする。
【0024】[B]w +K×([B]f +0.12×
[B23]f ):0.002乃至0.1重量% Bは溶接金属の靱性を向上させる効果を有する。[B]
w +K×([B]f +0.12×[B23]f )が0.
002重量%未満であると、この効果が得られない。一
方、[B]w +K×([B]f +0.12×[B23
f )が0.1重量%を超えると、再熱割れが発生しやす
くなるので、好ましくない。従って、[B]w +K×
([B]f +0.12×[B23]f )は0.002乃
至0.1重量%とする。なお、被覆剤中のB23は、還
元されて溶接金属中にBとして歩留まるので、この歩留
まりを考慮して、B23に係数0.12を乗じた。
【0025】更に、鋼心線及び被覆剤のいずれか一方又
は両方に混入する不純物成分の組成限定理由について説
明する。
【0026】[P]w +K×[P]f :0.015重量
%以下 [P]w +K×[P]f が0.015重量%を超える
と、Pが溶接金属の粒界に析出して粒界の強度を低下さ
せ、焼戻し脆化及び再熱割れが発生しやすくなる。従っ
て、[P]w +K×[P]f は0.015重量%以下に
規制する。
【0027】[S]w +K×[S]f :0.010重量
%以下 [S]w +K×[S]f が0.010重量%を超える
と、高温割れの原因になると共に、靱性が低下する。従
って、[S]w +K×[S]f は0.010重量%以下
に規制する。
【0028】[N]w +K×[N]f :0.015重量
%以下 Nは溶接金属の靱性を低下させる元素であり、溶接金属
中に過剰に含有されると、完全に固溶されなくなって、
球状欠陥が生じることがある。また、高強度Cr−Mo
鋼に対しては、クリープ強度を低下させる原因になる。
[N]w +K×[N]f が0.015重量%を超える
と、これらの影響が生じる。従って、[N]w +K×
[N]f は0.015重量%以下に規制する。
【0029】[Al]w +K×[Al]f :0.30重
量%以下 [Mg]w +K×[Mg]f :0.50重量%以下 Al及びMgは強力な脱酸剤として作用するが、溶接金
属中に過剰に含有されると、溶接作業性が著しく低下す
る。従って、[Al]w +K×[Al]f は0.30重
量%以下、[Mg]w +K×[Mg]f は0.50重量
%以下に規制する。
【0030】また、本発明における不可避的不純物に
は、上記元素の他にAs、Sb及びSn等があり、これ
らは、[As]w +K×[As]f を0.010重量%
以下、[Sb]w +K×[Sb]f を0.010重量%
以下、[Sn]w +K×[Sn]f を0.010重量%
以下に規制することが好ましい。
【0031】溶接棒全体に対する水分:50乃至600
重量ppm 前述の如く、溶接棒の水分量を低減することによって、
溶接金属の低温割れを防止することができる。溶接棒全
体の水分が600重量ppmを超えると、溶接金属の低
温割れが発生しやすくなる。一方、溶接棒全体の水分が
50重量ppm未満であると、溶接作業性が低下して、
実用性が悪くなる。従って、溶接棒全体に対する水分は
50乃至600重量ppmとする。なお、被覆アーク溶
接棒に含有される水素源は、被覆剤に含有される水分及
び被覆剤の原料に含有される結晶水のみだけでなく、心
線の表面に付着している残留物及び心線中の残留水素も
含んでいる。このため、溶接棒全体に対する水分は、こ
れら全ての水素源からの水素についても水分の形に換算
し、それらの総量を示すものとする。
【0032】塩基度BL:2.0乃至8.0 前述の如く、下記数式1によって表される塩基度BLを
適切に規制することによって、溶接金属の再熱割れを防
止することができる。塩基度BLが8.0を超えると、
再熱割れの防止効果が低下する。一方、塩基度BLが
2.0未満であると、溶接金属の靱性が低下する。従っ
て、塩基度BLは2.0乃至8.0とする。この場合に
溶接金属の酸素量は200乃至500重量ppmとなる
ので、溶接金属の靱性が良好になると共に、再熱割れを
防止することができる。なお、下記数式1において、炭
酸塩は酸化物への換算値として計算する。例えば、Ca
CO3 はCaOに換算し、BaCO3 はBaOに換算す
る。
【0033】
【数1】BL=([CaO]f +[MgO]f +[Ba
O]f +[CaF2 ]f +[Na2O ]f +[K2O ]
f +0.5×([FeO]f +[MnO]f ))/
([SiO2 ]f +0.5×([Al23]f +[Ti
2 ]f +[ZrO2 ]f ))
【0034】なお、塩基度の計算に使用する化合物以外
に、例えば、BaF2及びNaF等のフッ化物、SrC
3及びLi2CO3等の炭酸塩並びにその他のスラグ形
成剤並びにアーク安定剤等をフラックス中に含有させる
ことができる。
【0035】
【実施例】以下、本発明に係る高強度Cr−Mo鋼用低
水素系被覆アーク溶接棒の実施例についてその比較例と
比較して具体的に説明する。
【0036】先ず、下記表1及び2に示す化学組成(残
部は鉄及び不可避的不純物)を有する心線と、下記表3
〜7に示す化学組成を有する被覆剤を組み合わせて、心
線の直径が4.0mmである被覆アーク溶接棒を製造し
た。そして、下記表1〜7に示す各心線及び被覆剤の化
学成分の含有量を、本発明において化学組成を規定する
ために使用した数式に適用し、全ての値が本発明の範囲
内である溶接棒を実施例とし、少なくとも1種が本発明
の範囲から外れた溶接棒を比較例として、これらを使用
して鋼板を溶接した。各成分の計算値を下記表8〜13
に示す。この成分計算値の欄において、化学成分Xは
[X]w +K×[X]f の計算値を表している。但し、
Tiは、[Ti]w +K×([Ti]f +0.02×
[TiO2 ]f )とし、Bは、[B]w +K×([B]
f +0.12×[B23]f )として計算する。また、
溶接母材として、板厚が50mmであるJIS G 4
110SCMQ4Vの鋼板を使用し、溶接条件は、JI
S Z 3223(モリブデン鋼及びクロムモリブデン
鋼被覆アーク溶接棒)に基づいて溶接した。
【0037】次に、形成された溶接金属について、各種
機械試験並びに低温割れ及び再熱割れ試験を実施すると
共に、溶接作業性を評価した。機械試験については、J
ISZ 3111(溶着金属の引張及び衝撃試験方法)
に基づいて、全溶着引張試験及びシャルピー衝撃試験を
実施した。全溶着引張試験には、690℃の温度におけ
る10時間のPWHT後の試験片、衝撃試験には同様の
PWHT後に、ステップクーリング熱処理を施した試験
片を使用した。また、低温割れ試験は、JIS Z 3
157(U形溶接割れ試験方法)に基づいて実施した。
このとき、予熱温度を250℃として、30℃で80%
相対湿度雰囲気において、運棒比を0.8とした。更
に、再熱割れの評価は、「応力除去焼鈍割れに関する研
究(第2報)」(内木ら、溶接学会誌:Vol.33、
No.9(1964)P.718)を参考にして、リン
グ割れ試験により評価した。
【0038】以下に、リング割れ試験試験片の採取方
法及び形状並びに試験方法について説明する。
【0039】図1(a)はリング割れ試験用円筒形試験
片の溶接金属からの採取位置及び方向を示す模式的断面
図であり、(b)は円筒形試験片の形状を示す側面図、
(c)は同じくその断面図、(d)は断面図におけるノ
ッチ部Aを拡大して示す断面図、(e)は円筒形試験片
を使用したリング割れ試験方法を示す模式的断面図であ
る。
【0040】先ず、図1(a)に示すように、溶接母材
1と裏当材2との開先部に形成された溶接金属3の最終
ビード上方から、ノッチ及びスリットを有する円筒形試
験片4を採取した。このとき、図1(c)に示すノッチ
5が溶接金属3の原質部上方に、スリット6が下方に位
置するように採取した。
【0041】この円筒形試験片4は、図1(b)に示す
ように、円筒形の長手方向の長さを20mmとし、その
外径を10mm、内径を5mmとした。
【0042】また、図1(c)に示すように、円筒形試
験片4は、試験片4の長手方向に、円筒の内部の空洞部
にまで至るスリット6を0.5mmの幅で有し、このス
リットの反対側の外周面には試験片の長手方向にノッチ
5を有している。
【0043】更に、図1(c)のノッチ部Aにおける拡
大図である図1(d)に示すように、ノッチ5は、深さ
が0.5mm、幅が0.4mmであり、底部の曲率半径
が0.2mmであるU字形の溝となっている。このよう
な形状の試験片をリング割れ試験に使用した。
【0044】なお、リング割れ試験は、図1(e)に示
すように、矢印で示す方向に円筒型試験片4に曲げ応力
を印加して、試験片4のスリット6を溶加材を使用せず
にTIG溶接し、U字形の溝の底部に引張残留応力を生
じさせたまま625℃の温度で10時間の熱処理を行っ
て、ノッチ5の底部における割れ発生の有無により評価
するものとする。これらの評価結果を下記表14及び1
5に示す。但し、表14及び15に併せて示す水分量
は、350℃の温度で1時間の乾燥の後に測定した値と
する。また、機械試験の評価基準は、クリープ破断強度
については、550℃の温度で1000時間の破断強度
が200N/mm2以上のものを合格とし、衝撃試験に
ついては、シャルピー衝撃値が100J以上のものを合
格とした。低温割れ及び再熱割れ試験は、割れが発生し
なかったものを○(良好)とし、割れが発生したものを
×(不良)とした。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】
【表5】
【0050】
【表6】
【0051】
【表7】
【0052】
【表8】
【0053】
【表9】
【0054】
【表10】
【0055】
【表11】
【0056】
【表12】
【0057】
【表13】
【0058】
【表14】
【0059】
【表15】
【0060】上記表8〜15に示すように、実施例N
o.1〜10は含有成分の計算値が全て本発明の範囲内
であり、機械試験、割れ試験及び溶接作業性の全てにお
いて、優れたものとなった。
【0061】これに対して、比較例No.11及び12
はMo又はCrの含有量が本発明範囲の上限を超えてい
るので、低温割れが発生すると共に、衝撃値が低下し
た。比較例No.13はC及びPの含有量が本発明範囲
の上限を超えているので、溶接金属に低温割れが発生
し、P含有量が高いので再熱割れも発生した。比較例N
o.14はSi及びMnの含有量が本発明範囲の上限を
超えているので、強度が高くなって、衝撃値が低下し
た。比較例No.15はSi含有量が本発明範囲の下限
未満であるため、作業性が低下した。
【0062】比較例No.16はMn含有量が本発明の
下限未満であるので、脱酸が不十分となって靱性が低下
した。また作業性がやや不良であった。比較例No.1
7はS含有量が本発明範囲の上限を超えているので衝撃
値が低下すると共に、Ni含有量が本発明範囲の上限を
超えているので、クリープ強度が著しく低下した。比較
例No.18はCr及びVの含有量が本発明範囲の下限
未満であり、Cr含有量が低いために溶接母材との整合
性が失われ、V含有量が低いことによりクリープ強度が
低下した。
【0063】また、比較例No.19はMo含有量が本
発明範囲の下限未満であるので、クリープ強度が不十分
であった。比較例No.20はV含有量が本発明範囲の
上限を超えており、衝撃値が著しく低下した。比較例N
o.21はNb及びTaの総量並びにW含有量が本発明
範囲の上限を超えているので、低温割れ及び再熱割れが
発生した。また強度が高くなりすぎて、靱性が著しく低
下した。比較例No.22はZr及びHfの総量が本発
明範囲の上限を超えているので、低温割れ及び再熱割れ
が発生した。
【0064】比較例No.23はCo含有量が本発明範
囲の上限を超えているので、強度が上昇して低温割れが
発生した。比較例No.24はB含有量が本発明範囲の
上限を超えているので、再熱割れが発生した。比較例N
o.25はN含有量が本発明範囲の上限を超えているの
で、溶接金属中に球状欠陥が発生した。比較例No.2
6及び27はAl又はMgの含有量が本発明範囲の上限
を超えているので、共に、作業性が著しく低下した。比
較例No.28は被覆剤の塩基度BLが本発明範囲の上
限を超えているので、再熱割れが発生した。比較例N
o.29は被覆剤の塩基度BLが本発明範囲の下限未満
であるので、衝撃値が低下した。
【0065】比較例No.30及び31は、実施例N
o.1と同一の成分を有する心線及び被覆剤を使用した
ものであるが、心線の表面状態及び溶接棒の乾燥条件を
変化させて、その水分量を調整している。比較例No.
30は溶接棒全体の水分が本発明範囲の下限未満であ
り、作業性が低下した。比較例No.31は溶接棒全体
の水分が本発明範囲の上限を超えており、低温割れが発
生した。
【0066】比較例の中で、溶接作業性が不良であった
もの及び球状欠陥が発生した比較例No.15、25〜
27及び30に関しては、機械試験及び割れ試験を実施
しなかった。
【0067】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
心線及び被覆剤中の化学成分の含有量を適正量に規定す
ると共に、被覆剤の塩基度BL及び溶接棒全体の水分量
を規制しているので、溶接金属の機械的性能が優れてい
ると共に、低温割れ及び再熱割れの発生を防止すること
ができる高強度Cr−Mo鋼用低水素系被覆アーク溶接
棒を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)はリング割れ試験用円筒形試験片の
溶接金属からの採取位置及び方向を示す模式的断面図で
あり、(b)は円筒形試験片の形状を示す側面図、
(c)は同じくその断面図、(d)は断面図におけるノ
ッチ部Aを拡大して示す断面図、(e)は円筒形試験片
を使用したリング割れ試験方法を示す模式的断面図であ
る。
【符号の説明】
1;溶接母材 2;裏当材 3;溶接金属 4;試験片 5;ノッチ 6;スリット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/365 B23K 35/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 心線及び被覆剤からなる被覆アーク溶接
    棒において、前記心線中の化学成分Xの含有量を心線の
    全重量に対する重量%で[X]w 、前記被覆剤中の化学
    成分Yの含有量を被覆剤の全重量に対する重量%で
    [Y]f 、溶接棒の単位長さ当たりの質量に対する被覆
    剤の質量を被覆率tとして、K=t/(1−t)とする
    と、 [Si]w +K×[Si]f :0.35乃至2.4重量
    %、[Mn]w +K×[Mn]f :0.5乃至2.0重
    量%、[Cr]w +K×[Cr]f :2.0乃至4.0
    重量%、[Mo]w +K×[Mo]f :0.01乃至
    1.5重量%、[V]w +K×[V]f :0.15乃至
    0.60重量%及び[C]w +K×[C]f :0.15
    重量%以下であり、 (Ti、TiO2 、Zr、Hf)、(Nb、Ta)、N
    i、Co、W、(B、B23)からなる群から選択され
    た少なくとも1群の成分を[Ti]w +[Zr]w +
    [Hf]w +K×([Ti]f +0.02×[TiO
    2 ]f +[Zr]f+[Hf]f ):0.005乃至
    0.500重量%、[Nb]w +[Ta]w +K×
    ([Nb]f +[Ta]f ):0.005乃至0.20
    0重量%、[Ni]w +K×[Ni]f :0.10乃至
    1.00重量%、[Co]w +K×[Co]f :0.1
    0乃至1.00重量%、[W]w +K×[W]f :0.
    10乃至2.50重量%及び[B]w +K×([B]f
    +0.12×[B23]f ):0.002乃至0.1重
    量%を満足するように含有し、 溶接棒全体に対する水分が50乃至600重量ppm、
    被覆剤の塩基度BL(BL=([CaO]f +[Mg
    O]f +[BaO]f +[CaF2 ]f +[Na2O ]
    f +[K2O ]f +0.5×([FeO]f +[Mn
    O]f ))/([SiO2 ]f +0.5×([Al
    23]f +[TiO2 ]f +[ZrO2 ]f )))が
    2.0乃至8.0であり、 P、S、N、Al及びMgが、[P]w +K×[P]f
    :0.015重量%以下、[S]w +K×[S]f :
    0.010重量%以下、[N]w +K×[N]f:0.
    015重量%以下、[Al]w +K×[Al]f :0.
    30重量%以下、[Mg]w +K×[Mg]f :0.5
    0重量%以下に規制されていることを特徴とする高強度
    Cr−Mo鋼用低水素系被覆アーク溶接棒。
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KR1019960045496A KR100252413B1 (ko) 1995-10-18 1996-10-12 고강도 cr-mo강용 저수소계 피복 아크 용접봉
IT96MI002136A IT1285520B1 (it) 1995-10-18 1996-10-15 Elettrodo rivestito del tipo a basso idrogeno per saldatura ad arco di acciai al cr-mo ad elevata resistenza
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300768A (ja) * 2000-04-27 2001-10-30 Kobe Steel Ltd 低合金耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
GB2383336B (en) 2001-12-21 2005-08-31 Alstom Rotor and method for welding an element of a rotor
US6787736B1 (en) * 2002-01-13 2004-09-07 Hobart Brothers Company Low carbon high speed metal core wire
JP4309172B2 (ja) * 2003-05-13 2009-08-05 日鐵住金溶接工業株式会社 低合金耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒
JP3959380B2 (ja) * 2003-08-28 2007-08-15 株式会社神戸製鋼所 シーム有りフラックス入り溶接用ワイヤの製造方法
JP2007054878A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Nippon Steel Corp 耐火構造用鋼の被覆アーク溶接棒
US20080093351A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Flux-cored wire for gas shielded arc welding for creep-resisting steels
JP5157653B2 (ja) * 2008-06-03 2013-03-06 新日鐵住金株式会社 直流電源溶接機用低水素系被覆アーク溶接棒
JP2010110817A (ja) * 2008-10-11 2010-05-20 Kobe Steel Ltd 低水素系被覆アーク溶接棒
KR100988461B1 (ko) 2008-10-29 2010-10-20 현대종합금속 주식회사 셀프 쉴디드 아크 용접용 플럭스 충전와이어
US8354615B2 (en) 2009-03-05 2013-01-15 Lincoln Global, Inc. Manual welding electrode
JP5404127B2 (ja) * 2009-03-27 2014-01-29 株式会社神戸製鋼所 低水素系被覆アーク溶接棒
CN103302420B (zh) * 2013-06-05 2016-04-06 天津大学 一种适用于大功率tig焊接焊缝保护的低熔点焊剂
CN112475661B (zh) * 2021-02-04 2021-05-14 四川西冶新材料股份有限公司 用于焊接镍基合金的镍铬铁药皮、焊条及其制备方法
CN113245748B (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 四川西冶新材料股份有限公司 临氢钢用14Cr1MoR配套高韧性电焊条

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950437B2 (ja) * 1981-09-10 1984-12-08 株式会社神戸製鋼所 Cr−Mo系低合金鋼用被覆ア−ク溶接棒
JPS59178197A (ja) * 1983-03-28 1984-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 高温用鋼用被覆ア−ク溶接材料
JPS6171196A (ja) * 1984-09-13 1986-04-12 Kawasaki Steel Corp Cr−Mo系低合金鋼のサブマ−ジア−ク溶接方法
JPS62161496A (ja) * 1986-01-09 1987-07-17 Kawasaki Steel Corp Cr−Mo系高温用鋼の被覆ア−ク溶接棒
JPH02220797A (ja) * 1989-02-21 1990-09-03 Kobe Steel Ltd Cr―Mo系低合金鋼用被覆アーク溶接棒

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